[發明專利]一種粉末催化材料、含鈉基蒙脫石復合多孔納米催化材料的制備及應用

有效

• 申請號: 201711100232.4
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107930613B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 欒景飛;莊嚴
• 申請（專利權）人: 南京大學（蘇州）高新技術研究院
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;B01J37/03;B01J37/08;B01J37/34;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

本發明公開了一種高效粉末催化材料以及基于該粉末材料制備的含鈉基蒙脫石的多孔復合納米催化材料，并且公開了其使用工藝，具體的，通過采用四種金屬元素復合的方法以及多種制備方法來達到上述目的，制備出一種前所未有的四種金屬元素復合的高效催化劑及基于該催化劑制得的含鈉基蒙脫石的復合納米多孔催化材料，具有極高的應用價值和推廣價值。

技術領域

本發明涉及催化劑材料領域，更具體的說是涉及BaSmDyNb₂O₉粉末催化材料、BaSmDyNb₂O₉-鈉基蒙脫石復合多孔納米催化材料的制備及應用。

背景技術

工業廢水是現代水污染的一個主要來源，其釋放的化學物質無法采用簡單的方法將其去除，嚴重危害人類的身體健康，這使得水體污染的治理變得刻不容緩。光催化氧化技術是近年來新興起的處理技術，與傳統的污水處理技術相比，其能耗低、反應快、操作簡單、處理效率高，無二次污染等特性，一直備受科學家們的青睞，使其成為一個熱門研究方向。光催化氧化技術是利用半導體作催化劑，當催化劑接受一定能量的光照時，價帶中的電子被激發到導帶，價帶產生空穴，電子和空穴分別具有還原性和氧化性，將周圍水和氧氣激發為更具活性的離子基，從而破壞有機物結構。利用光催化劑氧化處理，可以將大多數有機氯化物及多種殺蟲劑、表面活性劑、染料等污染物降解為CO₂和水等無毒產物。在光催化技術研究早期，由于TiO₂的諸多優良特性，人們對于TiO₂這一光催化劑的研究頗多，但是隨著光催化技術的進一步發展，人們發現將TiO₂作為光催化劑處理污染物時仍存在一定缺陷，由于TiO₂具有較寬的禁帶寬度，它只能利用4％的太陽光，因此極大的限制了它的應用。為了擴展TiO₂的光響應范圍以充分利用太陽光，科學家們對其進行了改性研究，包括金屬離子及非金屬離子摻雜、表面光敏化、離子注入和耦合半導體等方法。此外一些科學工作者也研發出大量的多元金屬氧化物可見光催化劑：例如CaBi₂O₄可以有效降解乙醛和亞甲基藍；具有介孔結構的CeO₂-Bi₂O₃復合納米光催化劑對染料中的羅丹明B具有很好的去除效果。

多元金屬氧化物可見光催化劑分為離子交換層狀結構可見光響應光催化劑、改性鈣鈦礦型可見光響應光催化劑、尖晶石型可見光響應光催化劑、軟鉍礦型可見光響應光催化劑、燒綠石型可見光響應光催化劑，其中離子交換層狀結構可見光響應光催化劑中的層狀鈮酸鹽可見光響應光催化劑，一直是人們的研究熱點。鈮酸鹽光催化劑的禁帶寬度較大(Eg約為3.3eV)，僅能吸收紫外光，為了拓展其可見光響應范圍，Ugur Unal等通過靜電自組裝方法將Ru(bpy)₃²⁺插入到K₄Nb₆O₁₇結構的夾層中插層化合物在可見光照射下可見光吸收能力增強，光催化活性提高。此外，金屬離子摻雜也可以提高鈮酸鹽的光催化活性，但是目前研究中的金屬摻雜，多集中在兩種或三種金屬元素以內，限定了催化劑的光催化活性以及應用范圍，限制了催化劑使用的應用效果。

故如何提供一種含有多種金屬元素的催化材料來進一步擴展層狀鈮酸鹽類金屬氧化物的應用范圍，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種BaSmDyNb₂O₉粉末催化材料、BaSmDyNb₂O₉-鈉基蒙脫石復合多孔納米催化材料來解決現有技術中層狀鈮酸鹽可見光響應光催化劑的應用范圍窄及作用效果有限的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種粉末催化材料的制備方法，采用共沉淀前驅體加熱法制備，包括以下步驟：